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1、漳州师范学院毕业论文(设计)基于Simplici Ti无线火灾报警系统的设计The Design of wireless fire alarm system based on Simplici Ti姓 名： 学 号： 系 别： 物理与电子信息工程系 专 业： 电子信息科学与技术 年 级： 07级 指导教师： 2010年 月 日摘要现有火灾报警主要采用有线方式，耗费材料、故障率高且难于实现互联报警。采用无线方式能够很好的解决互联报警、降低成本。利用MSP430F227 +CC250搭载Simplici Ti实现节点互联，数据中心节点连接至PC机，PC机能实时监控节点信息，在火灾到来时能够及时准确
2、的实现本地报警和远程报警。本设计的火灾节点为超低功耗，休眠时只有不到1uA电流。它具有较强的工程实践意义和应用前景。关键词：SimpliciTi；MSP430；烟雾传感器；GPRS模块AbstractExisting fire alarm system adopts cable way. It expends materials and has a high failure rate,it also hard to implement interconnected alarm. Using wireless means can solve interconnected alarm and re
3、duce costs very well. Using MSP430F227 + CC250 together with Simplici Ti protocol can realize nodes interconnected. Make the access point connecte to the PC , PCS monitors node information in real-time,it can realize local alarm and remote alarm timely and accurately when the fire comes. The fire no
4、de in this design uses ultralow-power consumption, Its standby current is less than 1uA. It has strong engineering practical significance and application prospect.Key words：SimpliciTi；MSP430；Smoke sensor；GPRS module 目录摘要IABSTRACTI1引言12系统设计12.1设计要求12.2总体设计方案12.2.1无线网络协议选择【1】12.2.2 Simplici Ti网络协议【1】2
5、2.2.3单片机选型42.2.4烟雾传感52.2.5远程报警52.2.6 系统框图63分布式采集节点设计63.1节点硬件设计63.2节点软件设计93.2.1软件开发环境及语言【4】93.2.2火灾探测节点软件设计93.2.3数据接入点软件设计104监控报警系统设计104.1 GSM远程报警模块104.2监控报警系统界面设计114.3监控报警系统软件流程125系统测试135.1系统覆盖范围测试135.2节点功耗测试145.3 GSM报警模块通信测试155.4系统整机测试155.4.1火灾温度报警测试165.4.2火灾烟雾报警测试166总结与展望17致谢17参考文献18附录18元器件清单18原理图
6、19PCB19实物图201引言随着中国经济的发展，城市高楼林立，安全事故频发，特别是火灾安全事故。准确而又及时地通知楼内人员撤离或者采取援助和自救成为当前主要的课题。目前使用的火灾报警主要是消防联控系统，大多与本楼的其他住户无关联，导致了本楼住户在火灾发生时对火灾不敏感，不能及时逃离火灾现场。针对这一情况，本文设计了一款无线火灾报警系统，其节点能够分布多个地点，在火灾发生时能够及时的通知本楼的住户和拨打远程报警电话告知有火灾发生。2系统设计2.1设计要求（1）报警节点数据用无线方式传输；（2）能够实现火灾的准确报警；（3）火灾报警节点间能组织网络；（4）能够实时监控各个节点的工作状态；（5）实
7、现远程报警。2.2总体设计方案2.2.1无线网络协议选择【1】随着无线的发展，网络化、标准化要求逐渐出现在人们面前，各种无线网络技术标准纷纷被制订出来。目前热门的无线网络技术有：ZigBee、无线局域网（Wi-Fi）、蓝牙（Bluetooth），还有TI的Simplici Ti网络协议。ZigBee是一种短距离、低速率无线网络技术，主要用于近距离无线通信。ZigBee有以下的技术优势：低功耗：在低功耗模式下，2节5号电池可支持1个节点工作624个月，甚至更长；低成本；低速率：工作在20250kbps的较低速率；近距离：传输范围一般介于10100M；短时延；高容量：ZigBee最大可支持6500
8、0个节点；高安全性；工作于免执照频段：2.4GHz、915MHz、868MHz。Wi-Fi是wireless fidelity的缩写，现已成为互联网领域的一支重要力量。它工作于2.4GHz附近的频段；覆盖范围广可达100米左右；虽然通信质量差、安全性不高，但它传输速度非常快，可达到11Mbps；蓝牙技术是一种小范围无线连接技术，能够在设备间实现方便快捷、灵活安全、低成本、低功耗的数据和语音通信，是目前实现无线局域网的主流技术之一。蓝牙无线技术使用了全球通用的频带2.4GHz，通信范围小大概在15m左右。Simplici Ti是TI针对简单小型RF网络的专有低功耗RE协议。该协议能“开盒即用”的
9、再CC1110/CC2510等片上系统（SOC）或MSP430超低功耗微控制器与CC110X/CC2500等RF收发器上运行。SimpliciTI协议最大传输速率为250kbps，支持以下的频段：315MHz、433MHz、868MHz、915MHz、2.4GHz，传输距离在空旷地带能达百米。SimpliciTI是一种免费的通讯协议，协议非常小，只占了无线单片机闪存中的 8K字节。SimpliciTI 通讯协议虽然很小，但是，麻雀虽小，五脏俱全，SimpliciTI 通讯协议包括了网络加入，网络管理，低功耗，无线跳频通讯，网络抗干扰等多种技术。综上几种协议的比较，Simplici Ti协议小、
10、较简单容易入门，且满足我们的设计要求。手上也有支持Simplici Ti协议的硬件，所以本设计选择了使用Simplici Ti网络协议。2.2.2 Simplici Ti网络协议【1】1、Simplici Ti概述Simplici Ti网络协议支持各种低功耗应用，如报警与安全（烟雾探测器、玻璃破碎检测器、一氧化碳探测器、光传感器），自动抄表（气表、水表），工业控制、家庭自动化以及有源RFID等。SimpliciTI网络协议支持两种基本的网络拓扑结构：星状网络拓扑和点对点对等拓扑。协议中定义了三种节点：接入点（AP）、范围扩展器（RE）、终端设备（ED）。在网络中AP应该始终处于工作状态，因此A
11、P一般都不是用电池供电的，一个网络中只允许有一个接入点。AP应该有管理网络地址的功能，在ED睡眠的时候接入点应该可以存储消息，等到ED激活的时候转发，AP通常还应该有ED的部分功能。RE在网络中也应该始终处于工作状态，它转发所接收到的帧，通常RE也应该包括一些传感器以完成终端节点的部分功能。为了使网络稳定，在一个网络的RE节点限制在4个以内ED实现了应用层的功能，ED可以始终激活也可以休眠。ED可以是只发送数据的设备也可以是具有收发功能的设备。ED节点可用电池供电。Simplici Ti网络协议主要包括3层Application Layer（应用层）、Network Layer（网络层）、Li
12、te Hardware Anstraction Layer（硬件逻辑层），如图2.1所示：图2.1 Simplici Ti协议架构硬件逻辑还主要包括：Radio（射频层）、BSP（应用板支持层程序包）。BSP提供射频层与网络层通信的SPI接口，为了开发的方便会有一些最低限度支持各种MCU的。BSP给出了如下的定义：和无线设备的SPI接口；通过GPIO的中断管理；通过GPIO的LED灯和按钮。2、网络应用层网络应用层提供以下网络管理：频段管理；跳频支持；调制方式、数据传输速率等无线参数管理；加密管理；数据传输；CCA（清除信道评估）；网络ID；设备地址；加入、连接网络。网络应用层除了提供PING
13、访问以外，还提供了很多供用户开发的接口。表2.1是网络层端口号的说明。表2.1网络层端口号应用层端口号描述Ping0x01用来检测一个特定设备的存在，返回以收到的数据到发送端Link0x02在两个设备之间的第一次通信Join0x03AP获取节点访问信息时使用、保护非法节点加入网络Security0x04交换密钥，如加密信息Freq0x05管理频偏，提供频率校准Mgmt0x06普通的网络管理应用，例如应用与天线中断3、数据帧结构SimpliciTI数据帧由三个逻辑部分组成：由PHY/MAC层处理的部分，支持在网络层实施网络管理的部分，在应用层中代表应用层有效载荷的部分。图2.2是Simplici
14、TI协议数据帧格式。PHY/MAC帧部分，这个部分包含了帧中硬件处理的部分。网络帧部分，帧中的这个部分是由网络层中的固件处理的，这个部分是用来网络控制，定义一些像加密状态、跳数、帧序列号等参数。图2.2 SimpliciTI协议数据帧格式应用层帧部分，这个部分是交付给应用层的有效载荷，作为返回值给调用API的应用程序。2.2.3单片机选型1、微控制器【2】MSP430单片机是TI推出的一款高性能、超低功耗的16位微控制器。它有以下特点：超低功耗MSP430单片机的电源电压采用的是1.83.6V电压，在1MHZ的时钟条件下运行时，芯片的电流会在200400uA左右，时钟关断模式的最低功耗只有0.
15、1uA。（LPM0LPM4五种低功耗模式和一种活动模式AM）。强大的处理能力MSP430采用精简指令集（RISC）结构。只有简洁的27条指令，大量的指令则是模拟指令，众多的寄存器以及片内数据存储器都可以参与多种运算。这些内黑指令均为单周期指令，功能强，运行的速度快。丰富的片上外围资源看门狗、模拟比较器、定时器、串口、硬件乘法器、10位/12位ADC、I2C总线等在本设计中，无线节点采用电池供电，因此对于控制器的低功耗特性要求要很高，而且必须能满足Simplici Ti协议，所以本设计采用MSP430微控制器（MSP430F2274），其低功耗特性与其他类型的单片机有非常大的优越性,且能够很容易
16、使用Simplici Ti网络协议。2、射频芯片【1】射频主控芯片采用TI的CC2500射频芯片。CC2500是一种低成本真正单片的2.4GHz收发器，为低功耗无线应用而设计。电路设定为2400-2483.5MHz的ISM（工业，科学和医学）和SRD（短距离设备）频率波段。RF收发器集成了一个数据传输率可达500kbps的高度可配置的调制解调器。通过开启集成在调制解调器上的前向误差校正选项，能使性能得到提升。CC2500为数据包处理、数据缓冲、突发数据传输、清晰信道评估、连接质量指示和电磁波激发提供广泛的硬件支持。CC2500的主要操作参数和64位传输/接收FIFO（先进先出堆栈）可通过SPI
17、接口控制。在一个典型系统里，CC2550和一个微控制器及若干被动元件一起使用。2.2.4烟雾传感现在的烟雾传感器主要分有离子式和光电式，离子使用寿命长，但是有辐射，成本高，且工作时需要对加热电阻加热功耗大；光电式环保，成本低，工作是可用间歇式工作功耗相对较低，但使用寿命一般是10年左右。相比之下还是用光电好点，所以设计中采用光电式烟雾传感器。 2.2.5远程报警本设计的远程报警采用GSM网络来实现，GSM模块采用SIMCOM公司推出的SIM300，SIM300主要为语音传输、短消息和数据业务提供无线接口。SIM300模块为用户提供了功能完备的系统接口，用户只需投入少量的研发费用，在较短的研发周
18、期内，就可集成自己的应用系统。SIM300 的系统主要功能特性： GPRS Class 10多时隙功能，Class B操作模式 支持 GSM900/DCS1800 双频 电路：交换数据传输（最高 14,400kbit/s），电路交换传真（最高9,600kbit/s） 短消息业务; 电路交换语音（EFR/FR/HR） GSM07.07, GSM07.05 和增强型AT 命令集 发射功率：Class4(2W)/(EGSM), Class 1(1W)/(1800MHz) 电源电压范围：3.3V到4.6V直流 外部 SIM 卡，外部天线 两路语音通道 网络服务指示灯2.2.6 系统框图本系统主要是由火
19、灾烟雾探测节点、数据接入点、PC机监控、GSM模块、手机终端五个部分构成的，其总体设计框图如图2.3所示。烟雾探测节点烟雾探测节点simpliciti数据接入点本地报警PC监控GSM模块手机报警信息图2.3 系统框图烟雾探测节点采集烟雾、温度通过Simplici Ti网络传送到数据接入点，数据接入点对温度、烟雾判断是否有火灾需要报警，并将所有数据传送到PC机；PC机实时监控火灾节点的数据（烟雾、温度、电池电量）。当出现火灾险情时，PC机通过GSM模块发送火灾地点到手机报警终端，并拨打手机报警终端电话。3分布式采集节点设计3.1节点硬件设计1、微控制器电路设计根据MSP430F2274的技术手册
20、，设计节点的主控电路如图3.1所示在图3.1中，主控芯片没有接晶振而是采用内部DCO振荡器。RXT0、TXD0作为串口通信，D1、D2作为工作指示灯，S1用于按键，AD0、AD1用于光电式烟雾传感器的AD采集，SLEEP用于控制光电式烟雾传感器的间歇式工作，GD00、GDO2、P3.0_UCB0STE、P3.1_UBC0SIMO、P3.2_UBC0SIMI、P3.3_UCB0CLK用于连接控制CC2500。图3.1 微控制器系统电路2、CC2500RF收发器电路设计CC2500RF收发器的电路设计如图3.2所示，CC2500通过简单的4线SPI兼容接口(SI, SO, SCLK and CSn
21、)进行配置，这个过程中CC2500是从设备。这个接口也用来读写缓存数据。所以在SPI总线上传输的地址和数据都是高位在前。SPI接口上的所有操作都以一个包含读写位，突发访问位和6位地址的头字节开始。在地址和数据传输期间，CSn引脚必须为低。如果在访问期间CSn变高，则访问被取消。当CSn变低，MCU必须等待直到SO脚变低然后才能开始传输头字节。SO变低表明电压调制器已经稳定，晶体振荡器正在运行。除非芯片处在SLEEP或XOFF状态或者有SRES滤波命令，SO脚通常会在CSn脚变低后立即变低。图3.2 CC2500收发电路CC2500的配置也可通过SmartRF Studio软件进行配置3、烟雾传
22、感器【3】烟雾传感器采用光电式，由于市场上的烟雾传感器相对于设计来说价格偏贵，因此本设计采用自制的烟雾传感器，传感器的电路如图3.3所示。图3.3 光电式烟雾传感器本传感器的设计由两对红外发射接收管组成，D3、D4作为烟雾采集，D5、D6作为周围环境光照强度的采集（用于消除光照对烟雾采集的影响）。D5、D6分别套到一根6CM长透明笔壳的两端；D3、D4也分别套到一根6CM长透明笔壳的两端，在笔壳的中间开一个4CM长度的对穿的窗口用于采集烟雾。VR1用于灵敏度调节。从图3.3可看出，当环境光照变化时，只要D4、D6特性一样，它们变化的电压差U1一样。当有烟雾进入烟雾传感器的窗口时，D3发射红外光
23、线受到烟雾颗粒散射、吸收，D4电压发生变化，变化量为U2。烟雾变化量U= (UAD1+U1 ) - (UAD0+U1-U2)所以UU2式(1)由式(1)可知环境的光照对该传感器影响不大。该传感器还具有睡眠的功能，可进行间歇式工作以降低功耗。当SLEEP为高电平时，T1截止，传感器处于休眠状态；当SLEEP为低电平时，T1导通传感器处于工作状态。图3.4 电池充电备用电路4、电池备用电路的设计【7】由于数据中心节点一断电，则网络必须得重新组织，所以设计可充电的电池备用电路如图3.4所示。LM358用用于检测电池电压是否低于3.2V，低于3.2V就进行充电。由于LM358输出不能达到电源电压所以必
24、须通过TLP521来驱动充电的三极管T4。图3.5 火灾本地报警电路5、本地报警的设计报警电路采用集成音乐芯片C002，这是一款三声的报警芯片，可发出110、120、119三种声音，在本设计中采用发119的报警声音。设计电路如图3.4所示O为选声端，高电平为119报警声音；R9用于调节发声的节拍；当ALARM为低电平时，T2导通，电路就报警。6、火灾温度监测火灾温度检测所用的温度传感器采用MSP430芯片内部自带的监测芯片温度传感器，因为MSP430是超低功耗的，所以芯片自身几乎没有产生热量。本设计的温度监测并不需要非常精确，采用MSP430内部的温度传感器就能够满足我们的设计要求。3.2节点
25、软件设计3.2.1软件开发环境及语言【4】系统的处理器是TI的微控制器MSP430F2274。为此，首选IAR Embedded Workbench EW430作为其开发工具。EW430是IAR公司为MSP430量身订做的开发工具，其功能非常强大。本设计中，单片机软件是采用C语言编写，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可移植性、可维护性上有明显的优势。3.2.2火灾探测节点软件设计根据设计要求，设计节点的流程如图3.5所示图3.6 节点程序流程图火灾探测节点是一个休眠设备，1.5S唤醒一次。当火灾探测节点唤醒时，开启AD进行温度、电池电压、烟雾采样，开启AD的同时关闭CPU以降低功耗
26、，采样后开启CPU。采样后对数据处理（温度是否超过限定温度火灾是否有烟雾，若有报警则发送报警信息），之后通过CC2500把所有数据发送到数据接入点。3.2.3数据接入点软件设计根据设计要求，设计数据接入点的流程如图3.6所示图3.7 数据接入点流程图串口接收中断数据接入点主流程数据接入节点是一个实时工作的节点，主要功能是本地报警和接受火灾节点的数据并传送到PC机。本地报警一旦触发必需人为解除否则一直报警，解除报警可通过按键，也可通过上位的“停止报警”按钮来停止报警。（若此时有火警或者有故障，则不能停止报警，必需等无火警或故障排除来能解除报警）4监控报警系统设计4.1 GSM远程报警模块GSM远
27、程报警主要是发送火灾地点信息到手机并拨打电话提醒有短信的到来，GSM模块采用SIM300 GPRS模块。SIM300发送SMS信息有三种模式：Block模式、Text模式和PDU模式。Text模式简单不用对信息内容进行编码，但不能满足本设计的要求，所以在本设计中采用了PDU模式，PDU模式下可以发送中文短信息。在PDU模式下只需对数据进行编码，通过AT指令就可以实现短信的发送。设计中所用到的AT指令如表4.1所示：表4.1 AT指令AT 指令 功 能 AT回车握手（返回OK）AT+CMGF=0回车SMS模式设为PDU模式 AT+CMGS=“手机号码”回车 设置所要发送短信息的号码，和信息内容长
28、度（返回“”就可发送短信息的PDU编码并已“”结束）ATD手机号码； 拨打电话到指定号码 ATH 挂机 4.2监控报警系统界面设计监控报警系统软件采用Visual Basic 6.0作为开发平台，监控报警系统的主要功能有：实时监控火灾探测节点的各种信息：温度、烟雾、电池电量；电池电量过低时提示（电池电量低时会引起误报）；报警信息采用温度和烟雾；有火灾时发送短信息报警并拨打电话；自动保存火灾信息（地点、节点电压、温度、烟雾、日期时间、报警信息）；对火灾信息的保密，必须有正确的密码才能查看；当节点地点改变时，能够修改节点对应的地点。监控主界面能够实时显示各个节点的信息，包括地点、当前温度、烟雾、时
29、间、报警信息。还有当节点的电压低于2.5V的时候，改变文本框的颜色提示警告，电池电量低需要更换电池。监控主界面如图4.1所示：图4.1 监控主界面监控系统的数据监控传输和GSM远程报警都是采用串口来实现的，因此我们必须对串口进行设置（端口号、波特率、检验位、数据位、停止位）。串口设置界面如图4.2所示：图4.2 串口的配置当有火警的时候，会自动把报警信息存到数据库当中，要查看报警记录必须拥有正确的密码才能够查看。登陆密码有防暴力破解，登陆密码3次错误后必须等待一段时间后才能再次登录。密码可进行修改，只要输入正确的旧密码就可修改新密码。报警记录界面和登录界面如图4.3所示：图4.3 报警记录界面
30、登陆窗口4.3监控报警系统软件流程因为监控系统是采用VB语言进行设计，故采用面向对象的思想进行编程。并没有像C语言一样具体的流程，只能将各主要控件的主要事件响应作简要流程说明，本设计主要用到MSComm串口控件、Text文本控件、Adodc数据控件、DataGrid数据网格控件、Command命令控件、Timer定时器控件。一些主要控件的简要流程如图4.4所示：图4.4 监控系统的主要流程图下面对主要控件做简要说明：MSComm控件：串口控件，主要用于PC机接收接入节点的监控信息和PC控制远程报警GSM模块。涉及主要属性有：CommPort（端口号）、Settings（传输速率等的配置）、Po
31、rtOpen（端口的打开、关闭）、Input（输入缓冲）、Output（输出缓冲）、RThreshold（接收几个字节产生CommEvent事件）等。【5】Adodc控件：数据库连接控件，主要用于VB与Access数据库的连接。涉及主要的对象为Recordset,其主要属性有：Move（移动记录指针）、Fields(XXX)（打开数据源）、Update （更新数据库）等。【6】DataGrid控件：数据库网格显示，主要用于显示数据库的信息。涉及主要的属性为DataSource(显示信息的数据来源)。【6】Command控件：命令控件，主要用于对界面的控制等，主要的事件: Click事件5系统测
32、试5.1系统覆盖范围测试表5.1 ：发射功率为-10dBm，室内外传输距离覆盖范围是无线传感网一个很重要的参数，发射功率对覆盖范围有很大的影响。在本设计中做了单点覆盖范围测试，在不同的发射功率下和不同环境下的覆盖范围如表5.1、表5.2所示：室内传输室外传输通信距离（m）接收数据情况通信距离（m）接收数据情况1成功1成功2成功2成功3成功3成功4不稳定4成功5不成功5成功6不成功6不稳定表5.2 ：发射功率为0dBm，室内外传输距离室内传输室外传输通信距离（m）接收数据情况通信距离（m）接收数据情况1成功1成功2成功2成功3成功3成功4成功4成功5成功5成功8成功8成功10不稳定10成功大于1
33、0米12不稳定大于15米大于15米不成功从上面的测试结果可以看到在发射功率为0dBm的时候，在室外的覆盖可以达到12m左右，在室内的覆盖也有10m左右，这样的覆盖范围对于本设计来说可以满足。但是当发射功率设为-10dBm的时候覆盖情况明显变差，所以本设计的发射功率采用0dBm。5.2节点功耗测试由于系统的节点是无线的，采用电池供电，所以功耗一个重要的考虑因素。本设计采用的MSP430F2274是超低功耗的微控制器，它在1MHz条件下活动模式和各种休眠模式下的功耗如图5.1所示： Icc/uA图5.1 各模式下的耗电量【2】在设计中使用的一些低功耗操作有：间歇式工作，MCU、无线和烟雾传感器1.
34、5S才工作大约100ms;把MCU没用到的I/O引脚设为输入口以降低功耗；MCU休眠模式为LPM3，只有ACK活动，定时器可以唤醒MCU；AD采样时关闭CPU，等待AD采样完成后才开启CPU；节点在3V和2.5V供电下活动模式和休眠模式的工作电流如表5.3所示：表5.3 ：节点在不同电压和工作模式下的电流电压3V2.5V工作模式无线激活模式活动模式LPM3休眠模式无线激活模式活动模式LPM3休眠模式电流24.4 mA5.6 mA0.64 uA22.3mA5.1 mA0.53uA从上面所测的电流数据，在12S内活动时间（300ms）、无线激活时间（100ms）休眠时间（11.6S），可以得到平均
35、工作电流大约在300uA。在实际中我们亦可以在满足报警条件下修改休眠的时间来降低功耗。5.3 GSM报警模块通信测试GSM模块的报警在系统的实际使用中起到关键作用，它关乎着火灾到来救援活动的及时性。所以在安装本系统软件时，必须对GSM模块进行测试，以确保远程报警模块有来连接、能够进行报警。本系统有测试连接的功能。测试界面和接收到的信息如图5.2所示：图5.2 GSM报警连接测试a 连接设置b 手机接收到的测试信息5.4系统整机测试接入节点和GSM模块接入到PC机，设置端口号、波特率（9600bps）、校验位（无）、数据位（8）、停止位（1）。参数设置完成后，测试GSM报警模块是否连接正常；把火
36、灾节点接入网络。无线网络组织成功后就可进行下一步的测试。5.4.1火灾温度报警测试对温度的报警测试步骤：通过监控系统设置火灾报警的温度，界面如图5.3.a所示；对火灾现场的模拟，加热节点的环境温度，使环境温度超过设限的温度；通过以上步骤得到的监控信息和报警如图5.3.b和5.3.c所示: a 温度设计界面b 监控信息界面c 手机接收报警信息界面图5.3 火灾温度报警测试在进行火灾温度测试时，为了测试方便我设置的报警温度为20，对节点1吹气，从图5.3.b可看出当温度超过20时就报警了，手机收到报警信息“大厅有火警”如图5.3.c所示。5.4.2火灾烟雾报警测试模拟火灾现场，用蚊香或烟雾弹产生烟
37、雾，使烟雾进入到烟雾探测室内，使烟雾到达一定浓度。观察监控信息如图5.4.a所示、接收到的报警信息如图5.4.b所示： a 监控信息界面b手机接收报警信息界面图5.4 火灾烟雾报警测试在节点2烟雾室的烟雾达到一定的浓度时，从图5.4.a可看出此时节点2所在地存在烟雾有火警，发送远程报警，手机收到报警信息“厨房有火警”如图5.4.b所示。6总结与展望本设计是基于无线的火灾报警系统，采用无线的方式能够降低成本、降低故障率，在现实生活中有较强的应用。在本设计中采用SimpliciTi无线网络协议组织节点网络，节点采集温度、烟雾等信息通过无线网络传至数据中心节点，由数据中心节点对数据进行处理，处理完成
38、的数据传送至PC机监控。若在数据处理中发现有险情，则触发本地报警，并把报警信息传输至PC机实现远程报警（短信和拨打电话）。在设计中遇到有很多的问题： 硬件的制作、焊接，VQFN封装的芯片给我的焊接带来相当大的麻烦；最后还是硬下头皮焊接了。 对于SimpliciTi研读，其采用的编写格式几乎都用宏定义来实现，宏定义中又有宏定义，几乎都是嵌套的让我查看很吃力； 报警信息的保存采用数据库来制作，对于数据库并不了解，通过对数据库的了解最后采用易于实现的Access数据库。不过在VB与Access数据库的链接过程中也遇到麻烦，经过上网查看资料、咨询探讨群，终于链接运用成功。系统在现实应用有优势：采用无线
39、网络，组织网络易于实现；超低功耗，在休眠的模式下不到1uA的电流；能够实时监测各个节点的工作状态；能够实现远程的火灾报警；有节点脱离网络时，监控中心能检测到。烟雾传感采用自制红外式烟感，环境光照对其无影响、成本低、功耗也低（工作时大约2mA）；然而本设计也存在缺点： 若数据中心节点断电则网络必须重新组织； 由于硬件的制作水平条件有限，覆盖范围并不能达到很理想的状态； 烟雾传感工作可靠性不高或灵敏读不高。设计中存在不足之处的改进: 数据中心断电网络重组，这是协议本身存在的缺陷，难于解决。覆盖范围小，希望可通过范围扩展节点解决，由于时间的因素在本设计中并为设计出来。烟雾传感的问题在设计中一直存在，
40、当可靠性高时灵敏度降低了，灵敏度高了可靠性有降低了，在设计中为了不误报牺牲了灵敏度。为了能让救援工作在第一时间展开，设计可扩展为联防报警。致谢一转眼，我已经是一名大四的学生了，回顾一下这四年的学习生活，感慨颇多。在这四年中，太多的人给于了我帮助。特别要感谢我的指导老师吴一纯博士，他给了我大量的帮助。衷心感谢我的同学们给我的帮助，你们在生活和学习上对我的帮助是这篇论文得以顺利完成的保障。本科阶段只是我追求的开始，在以后的日子里我会更加勤奋的工作，努力去征服一个个的困难，实现我人生的梦想。最后，我要深深感谢我的父母，他们的默默帮助和支持是我不断前进的动力。他们给予我无微不至的关心，使我坚持不懈，努
41、力进取。谨以此文献给所有关心和帮助过我的人，谢谢！参考文献1 李文仲，段朝玉等. CC1110/CC2510无线单片机和无线自组织网络入门与实践M. 北京:北京航空航天大学出版社,2008.42 胡大可. MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机M. 北京: 北京航空航天大学出版社,2002.33 徐晓明，叶盛等. 新型光电式烟雾传感器及其应用J.仪器仪表学报,2002.64张晞，王德银等. MSP430系列单片机实用C语言程序设计M. 北京:人民邮电出版社,2005.95 求是科技. Visual C+ Visual Basic串并口开发技术工程应用实例导航 M.北京: 人民邮电出版
42、社,2006.16 邱李华，郭志强等. 计算机程序设计基础Visual Basic 版M.北京:机械工业出版社,2007.17 王昊，李昕等. 集成运放应用电路设计360例M.北京:电子工业出版社,2007.1附录元器件清单序号名称型号及规格数量序号名称型号及规格数量1集成芯片MSP430F227432集成芯片CC250033集成芯片C002音乐芯片34贴片天线Rainsun/5035喇叭816电容100nf/8050187电容27p/805068电容0.47p/805069电容1p/8050610电容100p/8050611电容100p/8050612电感4.7NH/8050613电感1uH/8050314电阻130K115电阻56K316电阻1K1817电阻5K1618三极管9012219晶振26M320电位器精密电位器221二极管红外接收管422二极管红外发射管423印刷板10*12424转印纸2原理图PCB实物图火灾探测节点1实物图火灾探测节点2实物图数据接入中心节点实物图
